Xây dựng một số thí nghiệm và sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học các kiến thức phần nhiệt học ở trường THCS miền núi (LV02195)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
-------------------------------------

LÝ CHIẾN DÌN

XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM
VÀ SỬ DỤNG KẾT HỢP VỚI THÍ NGHIỆM ẢO
ĐỂ DẠY HỌC CÁC KIẾN THỨC PHẦN
“NHIỆT HỌC” Ở TRƯỜNG THCS MIỀN NÚI
Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ
Mã số: 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS.TRẦN ĐỨC VƯỢNG

HÀ NỘI, 2016


LỜI CẢM ƠN
Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn các thầy giáo, cô giáo giảng dạy ở Khoa
vật lý, Phòng sau đại học trường đại học Sư phạm Hà Nội 2, trường đại học
sư phạm Hà Nội, Viện khoa học giáo dục Việt Nam đã quan tâm giúp đỡ tác
giả trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo phản biện đã đọc
và cho những nhận xét quý báu đối với bản luận văn này.
Nhân đây, tác giả cũng gửi lời cảm ơn các thầy giáo, cô giáo 4 trường
THCS huyện Bảo Yên, tỉnh Lào Cai đã tạo điều kiện cho tôi thực nghiệm đề
tài.
Đặc biệt, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS.Trần Đức

Vượng đã tận tình hướng dẫn em thực hiện đề tài này.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè,
những người thân đã giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt quá trình học tập
nghiên cứu.

Hà Nội, 2016
Tác giả

Lý Chiến Dìn


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu thực sự của
cá nhân tôi dưới sự hướng dẫn khoa học của TS: Trần Đức Vượng.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và
không trùng lặp với các đề tài khác.
Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận
văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ
rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Lý Chiến Dìn


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Viết tắt

Viết đầy đủ

CNTT
CT-BGD&ĐT

Công nghệ thông tin
Chỉ thị - Bộ giáo dục và đào tạo

DH
ĐC
HS
THCS

Dạy học
Đối chứng
Học sinh
Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TNg

Thực nghiệm

TN
HS

Thí Nghiệm
Học sinh

GV

Giáo viên

PGS.TS

Phó giáo sư tiến sĩ

PPDH
THPT

Phương pháp dạy học
Trung học phổ thông

SGK

Sách giáo khoa

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

THCN

Trung học chuyên nghiệp


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ................................................ 65

Bảng 3.2: Tổng hợp mức độ sôi nổi của lớp thực nghiệm và đối chứng ........ 67
Bảng 3.3: Bảng thống kê các điểm số (Xi) của bài kiểm tra .......................... 68
Bảng 3.4: Bảng phân phối tần suất của hai nhóm ........................................... 69
Bảng 3.5: Bảng phân phối tần xuất luỹ tích của hai nhóm ............................. 70
Bảng 3.6: Bảng phân loại theo học lực của hai nhóm..................................... 72
Bảng 3.7: Bảng tổng hợp các tham số của hai nhóm ...................................... 74


DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Biểu đồ 3.1. Biểu đồ phân bố điểm của hai nhóm ĐC và TNg ...................... 69
Biểu đồ 3.2. Biểu đồ phân phối tần suất luỹ tích của hai nhóm ..................... 71
Biểu đồ 3.3. Biểu đồ phân loại theo học lực của hai nhóm ............................ 72


DANH MỤC ĐỒ THỊ
Đồ thị 3.1. Đồ thị phân phối tần suất .............................................................. 70
Đồ thị 3.2. Đồ thị phân phối tần xuất luỹ tích................................................. 71


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ................................................................................. 1
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ......................................................................... 4
III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ....................................................................... 4
IV. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................. 5
V. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ........................................................................ 5
VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................................................. 5
1. Nghiên cứu lý thuyết ..................................................................................... 5
2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ............................................................... 5
3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .............................................................. 5

4. Phương pháp thống kê toán học .................................................................... 6
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC KẾT HỢP
THÍ NGHIỆM TỰ TẠO VỚI THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC VẬT
LÍ ....................................................................................................................... 7
1.1. Thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí ........................ 7
1.1.1. Thí nghiệm Vật lí .................................................................................... 7
1.1.2. Vai trò của TN trong DH vật lí ............................................................... 7
1.1.2.1. TN góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho HS .................... 7
1.1.2.2. TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS ............... 8
1.1.2.3. TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật tổng hợp
cho HS. .............................................................................................................. 8
1.1.2.4. TN làm đơn giản hóa các hiện tượng vật lí .......................................... 9
1.1.2.5. TN góp phần tích cực hóa tư duy người học ....................................... 9
1.1.2.6. TN có tác dụng bồi dưỡng các đức tính tốt cho HS ........................... 10
1.1.2.7. TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của quá trình
DH ................................................................................................................... 10


1.1.3. Phân loại TN trong DH Vật lí ............................................................... 10
1.1.3.1. TN biểu diễn của giáo viên ............................................................... 10
1.1.3.2.TN thực tập về vật lí của HS ............................................................... 12
1.1.4. Các yêu cầu đối với TN vật lí ............................................................... 13
1.2. Thí nghiệm tự tạo ..................................................................................... 13
1.2.1. Khái niệm .............................................................................................. 13
1.2.2. Ưu điểm của TN tự tạo.......................................................................... 13
1.2.3. Những yêu cầu đối với TN tự tạo[ 8] .................................................... 14
1.3. Thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý ......................................................... 15
1.3.1. Vai trò của thí nghiệm ảo trong DH vật lí ............................................ 15
1.3.2. Các ứng dụng và ưu điểm của thí nghiệm ảo trong DH vật lí .............. 17
1.3.2.1. Ứng dụng kỹ thuật không gian ảo để thiết kế TN và mô hình ảo ...... 17

1.3.2.2. Ứng dụng thí nghiệm ảo xây dựng bài giảng điện tử ........................ 18
1.4. Tính tích cực của học sinh trong hoạt động học tập vật lí ở trường phổ
thông ................................................................................................................ 18
1.4.1. Tính tích cực của HS trong hoạt động học tập vật lí ............................ 19
1.4.2. Một số đặc điểm của HS miền núi liên quan đến tính tích cực hoạt động
nhận thức ......................................................................................................... 20
1.4.3. Các phương pháp phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS
trong DH vật lí................................................................................................. 21
1.4.3.1. Khái niệm về phương pháp dạy học tích cực..................................... 21
1.4.3.2. Những dấu hiệu đặc trưng của các phương pháp dạy học nhằm phát
huy tính tích cực nhận thức cho HS ................................................................ 22
1.4.3.3. Các phương pháp dạy học tích cực .................................................... 25
1.5. Thực trạng của việc sử dụng phối hợp thí nghiệm tư tạo với các thí
nghiệm ảo trong dạy học vật lí ở trường THCS miền núi .............................. 26
1.5.1. Mục đích, phương pháp điều tra ........................................................... 26


1.5.2. Kết quả điều tra ..................................................................................... 27
1.5.2.1. Cơ sở vật chất .................................................................................... 27
1.5.2.2. Tình hình học tập của HS ................................................................... 28
1.5.2.3. Tình hình dạy của GV vật lý .............................................................. 29
KẾT LUẬN CHƯƠNG I ................................................................................ 30
CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM VÀ SỬ DỤNG KẾT
HỢP VỚI THÍ NGHIỆM ẢO VÀO DẠY HỌC PHẦN NHIỆT HỌC CHO
HỌC SINH MIỀN NÚI ................................................................................... 31
2.1. Khái quát nội dung phần "Nhiệt học" THCS ........................................... 31
2.1.1. Tư tưởng chỉ đạo việc lựa chọn và cấu trúc nội dung chương trình và cơ
sở định hướng việc đổi mới PPDH vật lí ở cấp THCS ................................... 31
2.1.2. Cấu trúc nội dung phần "Nhiệt học" THCS .......................................... 33
2.2. Xây dựng một số TN tự tạo phần "Nhiệt học", vật lý lớp 8 .................... 34

2.2.1. Quy trình xây dựng TN tự tạo ............................................................... 34
2.2.2. Các TN tự tạo phần "Nhiệt học" ........................................................... 35
2.2.2.1. Thí nghiệm "Sự đối lưu trong không khí" ........................................ 35
2.2.2.2. Thí nghiệm sự đối lưu của chất khí.................................................... 36
2.2.2.3. Thí nghiệm sự đối lưu trong chất lỏng ............................................... 37
2.2.2.4. Thí nghiệm về sự dẫn nhiệt ................................................................ 39
2.2.2.5. Thí nghiệm sự nở vì nhiệt của chất khí .............................................. 40
2.2.3. Một số thí nghiệm ảo được sử dụng kết hợp với sử dụng thí nghiệm tự
tạo để dạy học các kiến thức phần “nhiệt học” ............................................... 41
2.2.3.1. Thí nghiệm về sự dẫn nhiệt ................................................................ 41
2.2.3.2. Bức xạ nhiệt ....................................................................................... 42
2.3.2. Quy trình thiết kế bài DH có sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí
nghiệm ảo trong DH phần "Nhiệt học" ........................................................... 44
2.3.2.1. Xác định mục tiêu bài học.................................................................. 44


2.3.2.2. Xác định kiến thức cơ bản và trọng tâm bài học ............................... 45
2.3.2.3. Lựa chọn phương án phối hợp TN cho từng giai đoạn DH cụ thể .... 45
2.3.2.4. Chuẩn bị tư liệu, thiết bị cho bài học ................................................. 46
2.3.2.5. Lên kế hoạch DH chi tết .................................................................... 46
2.3.3. Soạn thảo, thiết kế tiến trình DH cụ thể ................................................ 46
2.3.3.1. Thiết kế, soạn thảo tiến trình dạy học cụ thể ..................................... 46
KẾT LUẬN CHƯƠNG II ............................................................................... 63
CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................. 64
3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .......................................... 64
3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ............................................................ 64
3.1.2. Nhiệm vụ của TNSP.............................................................................. 64
3.2. Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm.......................................... 64
3.2.1. Đối tượng thực nghiệm ......................................................................... 64
3.2.2. Nội dung thực nghiệm sư phạm ............................................................ 65

3.3. Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ............................. 66
3.3.1. Phân tích định tính dựa trên theo dõi hoạt động của HS trong giờ học 66
3.3.2. Phân tích kết quả định lượng dựa trên kết quả bài kiểm tra ................. 66
3.3.3. Khống chế các tác động ngoài ảnh hưởng đến kết quả của TNSP ....... 66
3.4. Kết quả thực nghiệm ................................................................................ 67
3.4.1. Đánh giá kết quả dịnh tính ................................................................... 67
3.4.2. Đánh giá Kết quả định lượng ................................................................ 68
3.4.3. Kiểm định giả thuyết thống kê .............................................................. 74
3.5. Đánh chung kết quả thực nghiệm sư phạm .............................................. 76
KẾT LUẬN CHƯƠNG III.............................................................................. 77
KẾT LUẬN CHUNG ...................................................................................... 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 81


1

MỞ ĐẦU
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Bước vào thế kỷ 21 - thế kỷ mà tri thức và kỹ năng của con người được
coi là yếu tố quyết định sự phát triển xã hội. Trong xã hội tương lai - xã hội
dựa vào tri thức, nền giáo dục phải đào tạo ra những con người thông minh,
có trí tuệ phát triển, giàu tính sáng tạo và tính nhân văn.
Sự xuất hiện nền kinh tế toàn cầu và nền kinh tế tri thức đang đưa xã
hội loài người tới một kỷ nguyên mới và nó cũng đòi hỏi một hệ thống giáo
dục mới và phương pháp giáo dục mới sao cho thích nghi với môi trường xã
hội thay đổi. Đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) là một trong những mục
tiêu lớn được ngành giáo dục và đào tạo đặt ra trong giai đoạn hiện nay và là
mục tiêu chính được nghị quyết TW2, khóa VIII chỉ ra rất rõ và cụ thể:
"Đổi mới mạnh mẽ phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối
truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo của người học. Từng

bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá
trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học
sinh..." [2].
Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, thì phương tiện dạy học
đóng một vai trò hết sức quan trọng. Sử dụng phương tiện dạy học không chỉ
giúp học sinh nâng cao hiệu quả học tập mà còn hướng vào việc hình thành
cho học sinh kỹ năng sử dụng các phương tiện học tập và hoạt động thực tiễn.
Thực trạng giáo dục nước ta cho thấy việc giảng dạy kiến thức nói chung và
kiến thức vật lý nói riêng được tiến hành trong điều kiện mà học sinh ít có
điều kiện để nghiên cứu, quan sát và tiến hành thí nghiệm vật lý đặc biệt đối
với học sinh ở miền núi. Để giải quyết được vấn đề này đòi hỏi cần thiết phải
đổi mới phương pháp dạy học với sự góp phần quan trọng của thí nghiệm vật
lý.


2
Đối với môn Vật lý là một môn khoa học thực nghiệm, các khái niệm
vật lí, các định luật vật lí, các thuyết vật lí, các ứng dụng kĩ thuật của vật lí
đều phải gắn với thí nghiệm vì vậy việc tăng cường sử dụng thí nghiệm trong
dạy học là vấn đề then chốt của việc đổi mới PPDH. Bên cạnh việc xây dựng
các phương án thí nghiệm bằng các thí nghiệm có sẵn thì việc nghiên cứu chế
tạo một số thí nghiệm tự tạo đơn giản từ những vật liệu dễ kiếm, rẻ tiền là một
nhiệm vụ có tác dụng trên nhiều mặt, đặc biệt phát huy tính tích cực trong hoạt
động nhận thức và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho học sinh.
Trong những năm gần đây, CNTT đang phát triển như vũ bão và có
nhiều ứng dụng trong hầu hết các lĩnh vực của đời sống. Tầm quan trọng của
CNTT trong giáo dục cũng đã được cụ thể hóa trong Chỉ thị 55/2008/CTBGD&ĐT về tăng cường giảng dạy, đào tạo, và ứng dụng CNTT trong ngành
giáo dục giai đoạn 2008-2012 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo: "CNTT
là công cụ đắc lực hỗ trợ đổi mới phương pháp giảng dạy, học tập và hỗ trợ
đổi mới quản lí giáo dục, góp phần nâng cao hiệu quả và chất lượng giáo

dục. Phát triển nguồn nhân lực CNTT và ứng dụng CNTT trong giáo dục là
một nhiệm vụ quan trọng và có ý nghĩa quyết định sự phát triển CNTT của
đất nước" [4]. DH vật lí với ứng dụng của CNTT để chế tạo các thí nghiệm
ảo góp phần nâng cao hiệu quả của quá trình DH, đồng thời nó cũng khắc
phục được những giờ dạy mà thiết bị thông thường không thể thực hiện được.
Các quá trình, các hiện tượng vật lí và sự biến đổi của các đại lượng vật lí
thường rất khó quan sát hoặc không thể quan sát được một cách đầy đủ vì quá
trình diễn ra rất nhanh hoặc diễn ra trong một kích thước rất nhỏ. Điều đó gây
khó khăn trong việc nghiên cứu tìm ra quy luật của chúng. Thí nghiệm ảo đã,
đang và sẽ có vai trò to lớn trong việc nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy và
học môn vật lí trong nhà trường.


3
Trong chương trình vật lí phổ thông, kiến thức phần "Nhiệt học" là
những nội dung trừu tượng vì nó đi sâu về thế giới vi mô song lại có nhiều
ứng dụng rộng rãi trong đời sống thực tế và kỹ thuật, có thể phát huy cao tính
sáng tạo và năng lực hoạt động thực tiễn của học sinh.
Lịch sử nghiên cứu vấn đề
Nước ta có nhiều công trình nghiên cứu về tổ chức hoạt động nhận thức
cho HS theo hướng phát huy tính tích cực cũng như các công trình nghiên cứu
về TN tự tạo hay các đề tài nghiên cứu về thí nghiệm ảo trong dạy học vật lí
như:
- "Nghiên cứu sử dụng TN với sự hỗ trợ của máy vi tính trong DH một
số kiến thức cơ học và nhiệt học THPT" của TS Trần Huy Hoàng [ 9].
- "Sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí nghiệm có sự hỗ trợ của máy vi
tính vào dạy học phần cơ - nhiệt lớp 10 THPT" của Thạc sĩ giáo dục học Trần
Thị Ngọc Ánh, trường Đại học sư phạm - Đại học Huế[ 1 ]
- "Nghiên cứu TN tự tạo, khai thác và sử dụng TN đơn giản, rẻ tiền
nhằm góp phần đổi mới PPDH vật lí ở trường phổ thông theo hướng tích cực

hóa hoạt động nhận thức của HS" của PGS.TS Lê Văn Giáo[ 8]
- "Phương pháp sử dụng thí nghiệm trong giờ học vật lí nhằm tích cực
hóa hoạt động nhận thức của học sinh THCS miền núi" của Thạc sĩ Hà Sỹ
Thuyết - Đại học sư phạm-Đại học Thái Nguyên[ 24]
Nghiên cứu ứng dụng CNTT trong DH nói chung và máy vi tính hỗ trợ
TN vật lí nói riêng những năm gần đây phát triển rất mạnh. Các tác giả như
Phạm Xuân Quế, Lê Công Triêm, Nguyễn Quang Lạc, Mai Văn Trinh,
Nguyễn Xuân Thành, Trần Huy Hoàng ... đã có nhiều đề tài, công trình
nghiên cứu và công bố nhiều bài báo khoa học về vấn đề này. Những công
trình trên đã làm sáng tỏ phần lớn cơ sở lí luận của CNTT trong DH vật lí.
Như vậy, mặc dù có nhiều đề tài nghiên cứu về TN tự tạo và thí nghiệm ảo


4
trong DH vật lí, tuy nhiên các đề tài này mới chỉ dừng lại ở phạm vi nghiên
cứu độc lập, chưa có công trình nào nghiên cứu về kết hợp xây dựng thí
nghiệm tự tạo với thí nghiệm ảo trong DH phần "Nhiệt học" ở trường THCS
miền núi.
Trong phạm vi đề tài nghiên cứu của mình, tác giả sẽ kế thừa những kết
quả của những công trình nghiên cứu trước đây, đồng thời sẽ nghiên cứu việc
kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo để dạy học phần "Nhiệt học" nhằm tích
cực hóa hoạt động nhận thức cho HS ở trường THCS miền núi.
Trên cơ sở những lý do đã trình bày ở trên và để nâng cao hiệu quả trong
quá trình DH đồng thời góp phần phát huy tính tích cực nhận thức cho HS
THCS miền núi, tôi lựa chọn đề tài. “Xây dựng một số thí nghiệm và sử
dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để dạy học các kiến thức phần “Nhiệt học”
ở trường THCS miền núi”
II. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Xây dựng một số thí nghiệm và sử dụng kết hợp với thí nghiệm ảo để
dạy học các kiến thức phần “Nhiệt học” nhằm tích cực hóa hoạt động nhận

thức của HS ở trường THCS miền núi.
III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của TN, vai trò của TN, kết hợp
TN tự tạo và thí nghiệm ảo trong DH Vật lý.
- Khảo sát thực trạng và đề xuất giải pháp việc xây dựng một số TN tự
tạo đơn giản trong dạy học kiến thức phần “Nhiệt học” ở trường THCS miền
núi.
- Tiến trình xây dựng một số TN tự tạo đơn giản phần "Nhiệt học"
- Soạn thảo tiến trình DH cụ thể có sử dụng phối hợp TN tự tạo với thí
nghiệm ảo vào DH phần "Nhiệt học".
- Tổ chức thực nghiệm, tổng kết và rút ra một số kết luận cần thiết.


5
IV. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Đề tài tập trung nghiên cứu xây dựng một số thí nghiệm tự tạo sử dụng
kết hợp với thí nghiệm ảo trong dạy học các kiến thức phần “Nhiệt học”, vật
lý lớp 8, ở trường THCS miền núi.
V. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu thiết kế, chế tạo được một số thí nghiệm tự tao và xây dựng được
tiến trình DH có sử dụng bộ TN này kết hợp thí nghiệm ảo theo quan điểm lý
luận DH hiện đại một cách hợp lý thì sẽ góp phần tích cực hóa hoạt động
nhận thức HS THCS miền núi.
VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu cơ sở lý luận tâm lý học, giáo dục học và lí luận DH bộ
môn Vật lý, các tài liệu về tích cực hóa hoạt động nhận thức, TN và thí
nghiệm ảo trong DH môn vật lý.
- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, chính sách của Nhà nước cùng
với các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới phương pháp

DH hiện nay ở trường phổ thông.
- Nghiên cứu mục tiêu, nội dung và nhiệm vụ DH của bộ môn vật lí ở
trường phổ thông hiện nay.
2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
- Điều tra giáo dục: phỏng vấn gián tiếp bằng phiếu hỏi và tọa đàm trực
tiếp với các đối tượng là giáo viên, học sinh về thực trạng dạy học vật lí ở
trường THCS miền núi
- Quan sát sư phạm: Dự giờ của giáo viên vật lí.
3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở các trường THCS miền núi có đối
chứng để kiểm tra tính khả thi của luận văn, cụ thể làm nổi bật vai trò của


6
việc sử dụng kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong DH kiến thức phần
"Nhiệt học" ở trường THCS miền núi.
4. Phương pháp thống kê toán học
- Sử dụng phương pháp thống kê mô tả và kiểm định để trình bày kết
quả thực nghiệm sư phạm và kiểm tra giả thuyết thống kê về sự khác biệt
trong kết quả học tập của hai nhóm ĐC và TNg.
Đóng góp của đề tài
- Góp phần làm rõ hơn cơ sở lý luận của TN, vai trò của TN tự tạo đơn
giản và sử dụng kết hợp TN tự tạo với thí nghiệm ảo trong dạy học vật lý tại
các trường THCS miền núi.
- Đề xuất được một số phương án xây dựng một số TN tự tạo, sử dụng
trong dạy học kiến thức phần Nhiệt học ở trường THCS.
- Có thể làm tài liệu tham khảo cho GV dạy bộ môn Vật lý ở các trường
THCS.
Cấu trúc luận văn
Luận văn được trình bày gồm các phần: Phần mở đầu, 3 chương, phần

phụ lục và tài liệu tham khảo.


7

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC
KẾT HỢP THÍ NGHIỆM TỰ TẠO VỚI THÍ NGHIỆM ẢO
TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ
1.1. Thí nghiệm và vai trò của thí nghiệm trong dạy học vật lí
1.1.1. Thí nghiệm Vật lí
Thí nghiệm Vật lí là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con
người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích
các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác
động, ta có thể thu nhận được tri thức mới [10].
1.1.2. Vai trò của TN trong DH vật lí
Vật lí là một môn khoa học chủ yếu là thực nghiệm, do đó, TN đóng
vai trò hết sức quan trọng trong DH vật lí. TN vật lí có các vai trò như sau:
1.1.2.1. TN góp phần hình thành thế giới quan khoa học cho HS
Thế giới quan là hệ thống tổng quát những quan điểm của con người về
thế giới, về vị trí con người trong thế giới đó và về những quy tắc xử sự do
con người đề ra trong thực tiễn xã hội, Thế giới quan có cấu trúc phức tạp,
gồm nhiều yếu tố trong đó có hạt nhân là tri thức. Thế giới quan chứa đựng
những nguyên tắc, quan điểm, niềm tin, khái niệm, biểu tượng về toàn bộ thế
giới, bao gồm: về những sự vật, hiện tượng, về quy luật chung của thế giới, về
chỉ dẫn, phương hướng hoạt động của con người, một nhóm người trong xã
hội nói chung đối với thực tại ( nhằm phát triển sao cho tốt hơn).
Thế giới quan chính là biểu hiện của cách nhìn bao quát đối với thế giới
bên ngoài, cả con người và cả mối quan hệ của người - thế giới. Nó quy định
thái độ của con người đối với thế giới và là kim chỉ nam cho hành động của
con người. TN trong vai trò là một bộ phận quan trọng trong DH vật lí sẽ

từng bước cung cấp và hệ thống hóa tri thức cho người học, qua đó củng cố
niềm tin khoa học và hoàn thiện thế giới quan khoa học của mỗi người, tạo
nên tư duy đúng đắn và tích cực.


8
Thông qua TN, lí thuyết được tái hiện một cách sinh động và đầy
thuyết phục, tạo niềm tin khoa học vững chắc, tránh được sự giáo điều trong
DH vật lí.
1.1.2.2. TN giúp phát hiện và khắc phục quan niệm sai lầm của HS
HS khi bắt đầu học vật lí, do kinh nghiệm đời sống hàng ngày đã có
một số hiểu biết nhất định về hiện tượng vật lí, những hiểu biết ban đầu ấy gọi
là quan niệm HS. Tuy nhiên, những hiểu biết đó không thể xem là cơ sở để
nghiên cứu vật lí, vì cùng một hiện tượng, mỗi HS sẽ có một cách hiểu khác
nhau. Mặt khác, đa số quan niệm HS đều sai lệch so với bản chất của hiện
tượng và quá trình vật lí. Ngay cả khi những hiểu biết không sai lệch với bản
chất vật lí của sự vật, hiện tượng thì những quan niệm đó cũng không hoàn
toàn chính xác và đầy đủ. Bên cạnh đó, chương trình vật lí phổ thông còn
chứa đựng những nội dung kiến thức hoàn toàn mới mẻ đối với HS. Do đó,
trong DH vật lí, GV cần phải có biện pháp khắc phục những quan niệm sai
lầm của HS, giúp HS tiếp cận chính xác bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu chứng minh được rằng một trong những
biện pháp khắc phục quan niệm HS có hiệu quả nhất là sử dụng TN. Vì HS
chỉ có thể tự giác từ bỏ những ý nghĩ sai lầm khi tự nhận ra những quan niệm
của mình là vô lí, mâu thuẫn với thực tế. Thông qua TN, quan niệm HS sẽ dần
dần được bộc lộ, qua đó, GV có kế hoạch điều chỉnh, khắc phục các quan
niệm này cho người học.
1.1.2.3. TN là phương tiện nâng cao chất lượng giáo dục kĩ thuật
tổng hợp cho HS.
Ngoài những TN do GV biểu diễn, minh họa, có những TN do HS tự

mình tiến hành. Qua đó, HS có nhiều cơ hội để rèn luyện kỹ năng, kĩ xảo thực
hành, từ đó có khả năng và điều kiện tiếp cận với hoạt động thực tiễn. Việc để
HS tham gia vào các TN sẽ tạo điều kiện giúp HS thu nhận kiến thức một


9
cách vững vàng hơn, tăng cường rèn luyện sự kháo léo chân tay. Khi tự tay
tiến hành các TN, HS sẽ nâng cao được khả năng thực hành, thao tác một
cách thuần thục, ngoài ra, việc thu thập, xử lí số liệu sẽ góp phần hoàn thiện
kĩ năng thực hành tổng hợp cho HS.
1.1.2.4. TN làm đơn giản hóa các hiện tượng vật lí
Các sự vật, hiện tượng, quá trình vật lí xung quanh ta diễn ra trong tự
nhiên vô cùng phức tạp và đa dạng, có mối đan xen lẫn nhau. Do đó không
thể nghiên cứu riêng lẻ một hiện tượng mà không có sự ảnh hưởng của các
hiện tượng khác lên chúng, hay nói cách khác là không thể tách riêng từng
hiện tượng để quan sát, nghiên cứu. Sử dụng TN có thể làm đơn giản hóa các
hiện tượng, kiểm soát được các quá trình, làm nổi bật các khía cạnh, phơi bày
rõ ràng bản chất của hiện tượng, quá trình cần nghiên cứu. Đối với các hiện
tượng cần nghiên cứu mà chúng ta không thể tri giác trực tiếp bằng giác quan
thì việc sử dụng TN làm mô hình để trực quan hóa là không thể thiếu được.
Các hiện tượng, quá trình diễn ra trong TN làm đơn giản hóa các hiện tượng,
quá trình thực, tuy nhiên vẫn đảm bảo cung cấp đầy đủ và chính xác tri thức,
điều này tạo cho người học tiếp cận kiến thức một cách dễ dàng hơn.
1.1.2.5. TN góp phần tích cực hóa tư duy người học
DH không chỉ đơn thuần là truyền thụ những kiến thức phổ thông cơ
bản, mà phải xây dựng cho HS một tiềm lực, một bản lĩnh thể hiện trong suy
nghĩ, thao tác tư duy để tiếp cận với các vấn đề của thực tiễn. Thông qua TN,
mọi giác quan của HS bị tác động mạnh và thường xuyên trong quá trình học
tập. Quan sát sự vật, hiện tượng TN không giống như quan sát trong tự nhiên,
vì TN đã làm bộc lộ những mối quan hệ bản chất nhất, làm rõ các yếu tố cần

quan sát có chủ định. Bên cạnh đó, sau khi quan sát TN, việc thu thập, phân
tích, xử lí kết quả số liệu của HS được rèn luyện từng ngày, qua đó nâng cao
khả năng tư duy của người học.


10
1.1.2.6. TN có tác dụng bồi dưỡng các đức tính tốt cho HS
TN luôn đòi hỏi học sinh tính tỷ mỷ, thận trọng, trung thực, kiên trì, sự
chính xác, tính kế hoạch, tinh thần tập thể, đoàn kết giúp đỡ nhau trong công
việc và đó là những phẩm chất của con người lao động khoa học và sáng tạo.
HS được trực tiếp tiến hành TN trong dạy học vật lý thực sự đặt họ vào vai trò
của người nghiên cứu, HS phải tự phát hiện ra vấn đề cần nghiên cứu, nêu ra
giả thuyết khoa học, rút ra các hệ quả, đề xuất được phương án và tự tiến
hành được TN. Khi được tự tiến hành TN, HS được rèn luyện kỹ năng thu
thập số liệu, đo đạc chính xác và xử lí số liệu một cách trung thực. Thông
thường mỗi phép đo trong TN vật lí đều được thao tác nhiều lần, do đó tạo
cho HS đức tính kiên trì và cẩn thận để sai số trong các lần đo là chấp nhận
được.
1.1.2.7. TN vật lí có thể được sử dụng trong tất cả các giai đoạn của
quá trình DH
Trong hầu hết các giai đoạn của quá trình dạy học, TN có vai trò là bộ
phận của các phương pháp nhận thức, có thể được sử dụng trong tất cả các
giai đoạn của quá trình dạy học bao gồm: đề xuất vấn đề, vận dụng, củng cố,
kiểm tra kiến thức của HS... qua đó từng bước nâng cao hiệu quả DH vật lí.
1.1.3. Phân loại TN trong DH Vật lí
1.1.3.1. TN biểu diễn của giáo viên
Loại TN này giữ vị trí hàng đầu trong hệ thống TN Vật lí phổ thông, là
loại TN do GV tiến hành, HS quan sát. Từ các TN này GV tái tạo lại các hiện
tượng vật lí qua đó giúp việc khảo sát mối liên hệ giữa các đại lượng vật lí khi
tiến hành nghiên cứu một lý thuyết nào đó.

Đây là loại TN được GV rất hay dùng trong bài giảng. Với việc làm
sống lại trước mắt HS những hiện tượng cần nghiên cứu, loại thí nghiệm này


11
nếu được tiến hành hợp lý sẽ giúp HS tiếp thu kiến thức dễ dàng hơn và tiếp
thu một cách có căn cứ khoa học, không bị áp đặt.
Tuỳ theo mục đích dạy học, TN biểu diễn gồm những loại sau:
- TN mở đầu: Loại TN này tiến hành ngay từ đầu giờ nghiên cứu lý
thuyết mới nhằm tạo ra tình huống có vấn đề thúc đẩy mâu thuẫn giữa trình
độ kiến thức đã có và nhu cầu hiểu biết hiện tượng mới, kích thích tính tò mò,
gây hứng thú học tập cho HS, lôi cuốn HS vào hoạt động nhận thức.
- TN nghiên cứu hiện tượng, quá trình Vật lí: Là loại TN được dùng
để hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện
tượng. Tuỳ theo mục đích nghiên cứu mà người ta có thể phân thành hai loại:
TN nghiên cứu khảo sát và TN nghiên cứu minh hoạ.
TN nghiên cứu khảo sát được tiến hành nhằm đi đến một luận đề khái
quát, một định luật hay một quy tắc trên cơ sở khái quát những kết quả rút ra
từ thực nghiệm tức là theo con đường quy nạp. TN loại này khi tiến hành
thường khó thực hiện do các TN thường phức tạp, mất nhiều thời gian, số liệu
không đầy đủ, chính xác, số TN tiến hành chỉ có giới hạn nên kết luận đưa ra
không có tính thuyết phục cao.
TN minh hoạ là TN được tiến hành theo con đường diễn dịch, tức là
sau khi GV đã hướng dẫn HS đưa ra kết luận, định luật, quy tắc bằng những
phép suy luận lôgic chặt chẽ, thì dùng thí nghiệm kiểm chứng lại những kết
luận, định luật hay quy tắc ấy. Hình thức TN này hay được sử dụng hơn do nó
chỉ mang tính chất kiểm nghiệm lại các kết luận đã có nên HS sẵn có định
hướng về cái phải làm và phù hợp với trình độ nhận thức của HS hơn.
- TN củng cố: Được thực hiện ở cuối tiết học có thể đào sâu kiến thức
cho HS, giúp HS nhớ chính xác, chắc chắn bài giảng, rèn luyện kỹ năng cho

HS. Đồng thời thông qua đó GV kiểm tra được mức độ tiếp thu bài giảng của


12
HS. TN củng cố không chỉ được sử dụng trong các tiết học nghiên cứu mà cả
trong những giờ luyện tập và hệ thống hóa kiến thức.
1.1.3.2.TN thực tập về vật lí của HS
TN thực tập về Vật lí là loại TN do chính HS thực hiện ở mức độ độc
lập tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn chỉ đạo của GV. TN thực tập về
Vật lí gồm các loại sau:
- TN trực diện:
Là loại TN mà dưới sự hướng dẫn của GV trong quá trình nghiên cứu
tài liệu mới, mỗi HS tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm mà
trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết. TN trực diện có thể tiến
hành theo hình thức đồng loạt hay theo hình thức cá thể; có thể làm TN mở
đầu, TN nghiên cứu hiện tượng, TN củng cố hay TN minh họa.
- TN thực hành Vật lí:
Là loại TN do HS thực hiện trên lớp hoặc trong phòng TN mà sự tự lực
của HS cao hơn so với ở TN trực diện. HS dựa vào tài liệu đã in sẵn mà tiến
hành TN, thu thập kết quả và viết báo cáo TN.
TN thực hành được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần
của chương trình. TN thực hành thường có nội dung phong phú có thể định
tính hay định lượng song chủ yếu là kiểm nghiệm các định luật, các quy tắc
Vật lí hoặc đo các đại lượng Vật lí.
- TN quan sát vật lí ở nhà:
Đây là hình thức TN tổng hợp được tiến hành ngoài lớp học do HS độc
lập tiến hành không có sự kiểm soát của GV, là một dạng hoạt động tự lực
của HS, có tính độc lập và sáng tạo cao.
Tóm lại, trong hệ thống TN trên đây ta thấy dù thực hiện dưới hình thức
nào, phương pháp nào thì TN Vật lí cũng đóng một vai trò to lớn trong quá

trình dạy và học Vật lí.


13
1.1.4. Các yêu cầu đối với TN vật lí
Để TN phát huy đầy đủ các chức năng của nó trong DH Vật lí thì việc
sử dụng TN phải tuân theo một số yêu cầu chung về mặt kỹ thuật và về mặt
phương pháp DH như:
- Xác định rõ logic của tiến trình DH, trong đó việc sử dụng TN phải là
một bộ phận hữu cơ của quá trình DH, nhằm giải quyết một nhiệm vụ cụ thể
trong tiến trình nhận thức.
- Xác định rõ các dụng cụ TN cần sử dụng, sơ đồ bố trí TN, tiến trình
TN. Không xem nhẹ các dụng cụ đơn giản.
- TN phải trình bày quá trình, hiện tượng vật lí cần nghiên cứu xảy ra
một cách ổn định (TN phải thành công ngay và xảy ra như nhau trong các
điều kiện giống nhau…) và chính xác.
- Trong TN phải cho phép (tạo điều kiện) cho người nghiên cứu (HS)
quan sát, thu thập đầy đủ các thông tin cần thiết về quá trình, hiện tượng Vật
lí cần nghiên cứu để có thể hỗ trợ việc tổ chức hoạt động nhận thức tích cực,
tự lực, sáng tạo của HS.
- Việc sử dụng các dụng cụ và tiến hành TN phải tuân theo các quy tắc
an toàn.
1.2. Thí nghiệm tự tạo
1.2.1. Khái niệm
TN tự tạo là những TN được tạo ra từ những dụng cụ có sẵn trong cuộc
sống xung quanh, việc chế tạo, tiến hành TN không đòi hỏi những yêu cầu kĩ
thuật quá phức tạp, mất quá nhiều thời gian.[8]
1.2.2. Ưu điểm của TN tự tạo
- TN tự tạo thường chứa đựng yếu tố bất ngờ, do đó thường mang lại sự
lí thú và hấp dẫn cho HS, góp phần tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS.

14
- Dụng cụ TN gần gũi trong cuộc sống hàng ngày, dễ kiếm, rẻ tiền nên
có thể triển khai rộng rãi cho GV tham gia chế tạo TN một cách dễ dàng.
- Phần lớn các TN tự tạo được gia công một cách đơn giản, không đòi
hỏi những yêu cầu kĩ năng thực hành phức tạp.
- Việc bố trí và thao tác tiến hành TN tương đối dễ dàng, không mất
nhiều công sức, tốn quá nhiều thời gian.
- Tiến hành TN tự tạo không yêu cầu cao về mặt cơ sở vật chất, do đó
tạo điều kiện cho GV tiến hành TN mọi lúc, mọi nơi, góp phần đa dạng hóa
các hình thức dạy học.
- TN tự tạo làm đơn giản hóa hiện tượng, giúp HS nhanh chóng nắm
bắt các hiện tượng, quá trình vật lí cần nghiên cứu, gắn liền lí thuyết với thực
tiễn.
- HS có thể dễ dàng học hỏi và tự chế tạo những TN cho riêng mình,
qua đó luyện được kĩ năng thực hành, tính cẩn thận, kiên trì và vượt khó, qua
đó củng cố niềm say mê khoa học đối với bộ môn vật lí.
1.2.3. Những yêu cầu đối với TN tự tạo[ 8]
Ngoài những yêu cầu chung đối với việc sử dụng TN trong DH, khi chế
tạo và sử dụng TN tự tạo cần đặc biệt chú ý đến các yêu cầu sau:
- Phải đảm bảo tính khoa học
Kết quả TN phải đúng với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng, bảo
đảm tính đúng đắn, khoa học, không được xa rời thực tế. Do đó, TN tự tạo
cần thể hiện trọng tâm của hiện tượng cần nghiên cứu, tránh rườm rà, khó
quan sát, gây nhiễu cho HS trong việc rút ra kết luận về hiện tượng vật lí. Dù
TN tự tạo có đơn giản, cho kết quả nhanh chóng thì những kết quả đó cũng
phải rõ ràng, chính xác và thuyết phục.
- Phải đảm bảo tính sư phạm